将位字符串转换为有符号整数答案

【问题标题】：Converting bit string to signed int将位字符串转换为有符号整数
【发布时间】：2021-10-06 08:44:07
【问题描述】：

我编码和解码了一堆系数（与我之前的question有关）。该过程基于 RLE，其中对一堆系数进行编码，运行时编码仅关注零。简而言之，这是原始数组：

[200, -145, 0, 0, 0, 0, 51, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -34, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 29, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

编码成如下所示的二进制数据：

['000011001000', '11001>101101111<', '000010001110110011', '00010000111>1011110<', '00011000110011101', '000100011']

为了避免看起来像 -10010001 (-145) 的二进制数，我手动对负数执行二进制补码（因为我找不到内置方式）。在这种情况下，数字 (-145, -34) 的结果是 (101101111, 1011110)。为避免混淆，我将它们标记在上面的数组中以供本问题使用。

这被填充为可被 8 整除（最后一个元素在开头插入了 0），分成字节并写入文件。

当我读取文件时，我成功解码了大部分内容，并且系数的数量与开始的相同。问题出在负值上：

[200, 367, 0, 0, 0, 0, 51, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 94, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 29, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

我得到 367 而不是 -145，而不是 -34 我得到 94。

是否有任何内置方式（或任何方式）将位串转换为有符号值？我觉得这会解决我的问题。我一直找不到方法，现在被困住了。

【问题讨论】：

标签： python-3.x integer bit signed

【解决方案1】：

对于无符号数，字长并不重要，因为前导零在那里没有意义。例如 5=101=0101=00101=0...0101。但是，对于二进制补码，字长会有所不同，因为第一位表示负数。例如，-3=101 != 0101=5。如果你不知道 first 位是什么，你就无法判断这个数字是否为负数。

您的编码似乎使用了可变字宽。由于您已经可以解码数字，因此您已经知道每个单词的宽度。

# these variables should be set by your decoder
# in this case we read -145 encoded as 101101111
width = 9
word = 367

# add this to your decoder to fix the sign
firstBit = word >> (width - 1)
if (firstBit == 1):
  leadingOnes = (-1 << width)
  word = leadingOnes | word

同样可以在没有分支的情况下在单个语句中完成，但我认为这对于 CPython 来说平均来说可能会更慢，而且可读性肯定会降低。

word |= -(word >> (width - 1)) << width

当然，您必须确保非负数使用前导 0 编码，以便您可以将它们与负数区分开来。

【讨论】：